Kaj je temperaturni senzor?

Temperaturni senzor je naprava, ki meri, kako vroč ali hladen je predmet, Zagotavljanje merjenja temperature skozi električni signal v berljivi obliki. Pogostejši so termoelementi in detektorji temperature termičnega upora.

Senzorji temperature vode

Kitajski temperaturni senzor

Vrste temperaturnih senzorjev za podatkovne centre

V sodobni elektroniki se danes uporabljajo štirje glavni temperaturni senzorji: Negativni temperaturni koeficient (NTC) termistorji, Detektorji temperature odpornosti (RTD), termoelementi, In integrirano na osnovi polprevodnikov (Ic) senzorji.
Temperaturni senzor je naprava, običajno, detektor temperature termoelementa ali odpornosti, ki zagotavlja merjenje temperature v berljivi obliki z električnim signalom.
Termometer je najosnovnejša oblika temperaturnega merilnika, ki se uporablja za merjenje stopnje vroče in hladnosti.

V geotehničnem polju se uporabljajo merilniki temperature za spremljanje betona, strukture, tla, voda, mostovi, itd. za strukturne spremembe zaradi sezonskih različic.
Termoelement (T/c) je narejen iz dveh različnih kovin, ki ustvarjajo električno napetost v neposrednem sorazmerju s spremembo temperature. RTD (Detektor temperature odpornosti) je spremenljivi upor, ki spremeni električno upor v neposrednem sorazmerju s spremembo temperature natančno, ponovljivo, in skoraj linearni način.

V našem vsakdanjem življenju, pogosto bi morali videti termometre, grelniki vode, mikrovalovne pečice, hladilniki, itd. Te bodo uporabljene za pomembno napravo - temperaturni senzor. Ta članek vam bo predstavil temperaturne senzorje, načela temperaturnega senzorja, in vrste temperaturnih senzorjev.

Tip temperaturnega senzorja:
V praktičnih aplikacijah, Na voljo je veliko temperaturnih senzorjev, z različnimi značilnostmi glede na dejansko uporabo. Temperaturni senzorji so sestavljeni iz dveh osnovnih fizičnih vrst:
1. Vrsta senzorja kontaktne temperature
Te vrste temperaturnih senzorjev zahtevajo fizični stik s objektom, ki ga zaznajo, in za spremljanje temperaturnih sprememb uporabite prevodnost. Uporabljajo jih lahko za odkrivanje trdnih snovi, tekočine ali plini v širokem temperaturnem območju.

2. Vrsta senzorja, ki ni kontakten
Te vrste temperaturnih senzorjev uporabljajo konvekcijo in sevanje za spremljanje temperaturnih sprememb. Uporabljajo jih lahko za odkrivanje tekočin in plinov, ki oddajajo sevalno energijo, ko se toplota dvigne in se hladno usede na dno v konvekcijskih tokovih, ali za odkrivanje sevalne energije, ki se prenaša iz predmetov v obliki infrardečega sevanja (sonce).
Kontaktni in nekontaktni temperaturni senzorji so nadalje razvrščeni v naslednje temperaturne senzorje.

Načelo temperaturnega senzorja:
1. Termostat
Termostat je senzor kontaktne temperature, ki je sestavljen iz bimetalnega traku iz dveh različnih kovin, kot je aluminij, baker, nikelj, ali volfram.

Razlika v koeficientih linearnih razširitve obeh kovin povzroči, da se ob segrevanju opravijo mehanske premike upogibanja.

Dejanska slika termostata

2. Bimetalni termostat
Termostat je sestavljen iz dveh kovin z različnimi nivoji toplote, prilepljene skupaj nazaj. Ko je vreme hladno, Stiki se zaprejo in tok teče skozi termostat. Ko se segreva, ena kovina se širi več kot druga, in vezani bimetalni trakovi se upognejo navzgor (ali navzdol), odpiranje stikov in preprečevanje pretoka električne energije.

Fizična slika bimetalnega termostata

Obstajata dve glavni vrsti bimetalnih trakov, temelji predvsem na njihovem gibanju, ko so podvrženi temperaturnim spremembam. Obstajajo vrste "Snap-Action", ki na električnih stikih pri nastavljeni temperaturni točki proizvajajo takojšnje delovanje "vklop/izklop" ali "izklop/vklop", in počasnejše vrste "lezenja", ki postopoma spreminjajo svoj položaj, ko se temperature spreminja .
Načelni načelni diagram bimetalnega termostata

Termostati, ki delujejo na snap, se običajno uporabljajo v naših domovih za nadzor temperaturnih točk pečic, likalniki, Potopni rezervoarji za toplo vodo, in jih lahko najdemo tudi na stenah za nadzor sistemov za ogrevanje na domu.

Tipi pajkov običajno sestavljajo bimetalne tuljave ali spirale, ki se počasi odvijejo ali tuljavo, ko se temperatura spreminja. Na splošno, Bimetalni trakovi v stilu Crawler Style so bolj občutljivi na temperaturne spremembe kot standardne vrste vklopa/izklopa, ker so trakovi daljši in tanjši, zaradi česar so idealni za uporabo na termometrih in klicah, itd.

3. Termistor
Termistorji so običajno izdelani iz keramičnih materialov, kot je nikelj, manganski ali kobaltni oksidi, nameščeni v steklu, zaradi česar se zlahka poškodujejo. Njihova glavna prednost pred vrstami pripadnikov je, kako hitro se odzovejo na morebitne spremembe temperature, natančnost in ponovljivost.

Večina termistorjev ima negativni temperaturni koeficient (NTC), kar pomeni, da se njihova odpornost znižuje, ko se temperatura povečuje. Vendar, Obstaja nekaj termistorjev, ki imajo pozitiven temperaturni koeficient (PTC) in njihova odpornost se poveča s temperaturo.

Fizična slika termistorja

Termistorji so ocenjeni na podlagi njihove odpornosti pri sobni temperaturi (običajno 25 o c), njihova časovna konstantna (čas, potreben za reagiranje na spremembo temperature), in njihovo oceno moči glede na tok, ki teče skozi njih. Kot upori, Termistorji imajo vrednosti odpornosti pri sobni temperaturi, ki segajo od 10 megohms na nekaj ohmov, Toda za namene zaznavanja se običajno uporabljajo vrste, izmerjene v kiloohmih.

4. Primer temperaturnega senzorja št.
Vrednost upora naslednjega termistorja pri 25 ℃ je 10kΩ, in vrednost upora pri 100 ℃ je 100Ω. Izračunajte padec napetosti čez termistor, ko je nameščen v seriji z uporom 1KΩ, da izračunate izhodno napetost (Vout) čez 12 V oskrbo pri obeh temperaturah.
Diagram primera temperaturnega senzorja

S spreminjanjem vrednosti fiksnega upora R2 (1kω v našem primeru) na potenciometer ali prednastavljeno vrednost, Izhod napetosti lahko dobite na vnaprej določeni temperaturni nastavljeni točki, Na primer 5V izhod pri 60 ° C. In s spreminjanjem potenciometra za dosego določene izhodne napetosti lahko dobite v širšem temperaturnem območju.

Vendar, Treba je opozoriti, da so termistorji nelinearne naprave, in standardne vrednosti odpornosti različnih termistorjev pri sobni temperaturi so različne, predvsem zato, ker so narejeni iz polprevodniških materialov. Termistorji se eksponentno spreminjajo s temperaturo in imajo zato beta temperaturno konstanto (b) ki jih lahko uporabimo za izračun upora pri kateri koli temperaturni točki.

Vendar, Ko se uporablja s serijami uporov, na primer v omrežju za delilnik napetosti ali ureditev tipa mostu Wheatstone. Tok, dobljen kot odziv na napetost, uporabljeno za omrežje napetosti/most, je linearn s temperaturo. Izhodna napetost čez upor in nato linearno skali s temperaturo.